A Methodology for Translation of Operating System Calls in Legacy Real-time Software to Ada

이문근,Lee, Moon-Kun Korea Information Processing Society 1997 정보처리논문지 Vol.4 No.11

이 논문은 운영체제에 대한 호출들로 표현된 소프트웨어의 병렬성을 Ada로 번역하기 위한 방법론을 기술하고 있다. Legacy 소프트웨어들에 내재하는 병렬성은 주로 병렬 Process 또는 task들을 제어하는 운영체제 호출들로 표현된다. 본 논문에서 다루고 있는 예로서는 C 프로그램내부에서 사용하는 Unix 운영체제에 대한 호출과 더불어 CMS-2 프로그램에서 사용하는 ATES나 SDEX-20 운영체제의 Executive Service Routine들에 대한 호출들을 볼 수 있다. 소프트웨어 이해를 위한 다른 연구에서는 legacy 소프트웨어에 있는 운영체제호출을 또 다른 운영체제에 대한 호출로 번역하는 데에 역점을 두고 있다. 이런 연구에서는 소프트웨어를 이해하기 위해서 소프트웨어가 수행되는 운영체제에 대한 이해가 필수적으로 요구된다. 그런데 이런 운영체제는 보통 매우 복잡하거나 체계적으로 문서화되어 있지 않다. 본 논문에서의 연구는 legacy 소프트웨어에 있는 운영체제호출을 Ada 메커니즘을 이용한 동일한 프로토콜로 번역하는 데에 역점을 두고 있다. Ada로의 번역에 있어 이러한 호출들은 메시지에 기초한 kernel 중심 구조의scheme에 맞는 의미적으로 동일한 Ada 코드로 대표된다. 번역을 용이하게 하기 위하여 데이터 구조, task, Procedure, message들을 위해 library에 있는 template들을 사용한다. 이 방법론은 소프트웨어 재 ${\cdot}$ 역공학측면에서 운영체제를 Ada로 modeling하는 새로운 접근방식이다. 이 방식에는 소프트웨어 이해를 위하여 기존 운영 체제에 대한 지식이 필요하지 않다. 왜냐하면, legacy 소프트웨어에 내재했던 운영체제에 대한 종속성이 제거되었기 때문이다. 이렇게 번역된 Ada 소프트웨어는 여러 Ada실행환경 에서 이식이 가능하고 또한 소프트웨어들간에 상호작동성이 좋다. 이 방식은 다른 legacy 소프트웨어 시스템의 운영체제호출들도 처리할 수 있다. This paper describes a methodology for translation of concurrent software expressed in operating system (OS) calls to Ada. Concurrency is expressed in some legacy software by OS calls that perform concurrent process/task control. Examples considered in this paper are calls in programs in C to Unix and calls in programs in CMS-2 to the Executive Service Routines of ATES or SDEX-20 other software re/reverse engineering research has focused on translating the OS calls in a legacy software to calls to another OS. In this approach, the understanding of software has required knowledge of the underlying OS, which is usually very complicated and informally documented. The research in this paper has focused on translating the OS calls in a legacy software into the equivalent protocols using the Ada facilities. In translation to Ada, these calls are represented by Ada equivalent code that follow the scheme of a message-based kernel oriented architecture. To facilitate translation, it utilizes templates placed in library for data structures, tasks, procedures, and messages. This methodology is a new approach to modeling OS in Ada in software re/reverse engineering. There is no need of knowledge of the underlying OS for software understanding in this approach, since the dependency on the OS in the legacy software is removed. It is portable and interoperable on Ada run-time environments. This approach can handle the OS calls in different legacy software systems.

실시간 소프트웨어의 조절적${\cdot}$단위적 이해 방법 : ARSU(Architecture-based Software Understanding)와 SRE(Software Re/reverse-engineering Environment)

이문근,Lee, Moon-Kun 한국정보처리학회 1997 정보처리학회논문지 Vol.4 No.12

This paper reports a research to develop a methodology and a tool for understanding of very large and complex real-time software. The methodology and the tool mostly developed by the author are called the Architecture-based Real-time Software Understanding (ARSU) and the Software Re/reverse-engineering Environment (SRE) respectively. Due to size and complexity, it is commonly very hard to understand the software during reengineering process. However the research facilitates scalable re/reverse-engineering of such real-time software based on the architecture of the software in three-dimensional perspectives: structural, functional, and behavioral views. Firstly, the structural view reveals the overall architecture, specification (outline), and the algorithm (detail) views of the software, based on hierarchically organized parent-chi1d relationship. The basic building block of the architecture is a software Unit (SWU), generated by user-defined criteria. The architecture facilitates navigation of the software in top-down or bottom-up way. It captures the specification and algorithm views at different levels of abstraction. It also shows the functional and the behavioral information at these levels. Secondly, the functional view includes graphs of data/control flow, input/output, definition/use, variable/reference, etc. Each feature of the view contains different kind of functionality of the software. Thirdly, the behavioral view includes state diagrams, interleaved event lists, etc. This view shows the dynamic properties or the software at runtime. Beside these views, there are a number of other documents: capabilities, interfaces, comments, code, etc. One of the most powerful characteristics of this approach is the capability of abstracting and exploding these dimensional information in the architecture through navigation. These capabilities establish the foundation for scalable and modular understanding of the software. This approach allows engineers to extract reusable components from the software during reengineering process. 본 논문은 매우 방대하고 복잡한 실시간 소프트웨어를 이해하기 위한 하나의 방법론과 도구의 개발 연구에 대하여 보고한다. 대부분 본 논문의 저자에 의하여 개발된 이 방법론과 도구는 ARSU(Architecture-based Real-time Software Understanding)과 SRE(Software Re/reverse-engineering Environment)이다. 재공학과정중에 실시간 소프트웨어의 이해한다는 것은 방대한 규모와 복잡성 때문에 일반적으로 매우 어려운 일이다. 그러나 이러한 어려움을 극복하기 위하여 본 논문에서는 architecture에 근거하여 구조적 ${\cdot}$ 기능적 ${\cdot}$ 행위적 측면에서 3차원적인 이해를 가능하게 한다. 이 방법을 통하여 실시간 소프트웨어를 점진적이며 체계적으로 재${\cdot}$역공학할 수 있게 한다. 첫째, 구조적인 관점은 부모-자식간의 관계에 기초한 상하 층충적으로 이루어진 소프트웨어의 전체적 구조, 그리고 명세와 알고리즘 뷰들을 통하여 관측할 수 있다. 여기에서 구조를 구성하는 기본단위는 SWU(Software Unit)이며 이 SWU는 특정 기준에 준하여 추출된다. 이 구조는 상하 또는 그 역방향으로 소프트웨어를 항해(navigation) 할 수 있게 한다. 이는 소프트웨어에 대한 개요와 상세에 관한 정보를 분리하여 상호간에 연관성이 있게 보여준다. 구조의 어떤 단계, 즉 어떤 추상화 단계에서라도 소프트웨어에 대한 기능적 ${\cdot}$ 행위적 대한 정보를 얻을 수 있게 한다. 둘째, 기능적 뷰는 자료와 제어의 흐름, 입력과 출력, 정의와 사용, 변수와 참조 등을 보여준다. 이 뷰의 각 사항들은 소프트웨어에 대한 특정 기능 정보를 제공하여 준다. 셋째, 행위적 뷰는 상태도, IEL(interleaved event list) 등을 들 수 있다. 이 뷰는 소프트웨어에 대한 실행시 동적 성질을 보여준다. 이 뷰들 외에도 각 측면과 뷰들을 위한 기능, 접속, 주석, 코드 등의 다수의 서류들이 제공된다. 본 연구의 가장 큰 장점은 구조를 항해하면서 여러 차원의 정보를 추상화하거나 세부적으로 확장할 수 있는 기능이다. 이러한 기능들은 이러한 실시간 소프트웨어를 이해 할 수 있는 토대를 마련해 준다. 그리고 이러한 장점은 재사용 가능한 요소를 체계적으로 식별하거나 검증할 수 있게 한다.

Legacy 실시간소프트웨어의 운영체제 호출을 Ada로 번역하기 위한 방법론

이문근(Lee Moon Kun) 한국정보처리학회 1997 정보처리학회논문지 Vol.4 No.11

This paper describes a methodology for translation of concurrent software expressed in operating system (OS) calls to Ada. Concurrency is expressed in some legacy software by OS calls that perform concurrent process/task control. Examples considered in this paper are calls in programs in C to Unix and calls in programs in CMS-2 to the Executive Service Routines of ATES or SDEX-20. Other software re/reverse engineering research has focused on translating the OS calls in a legacy software to calls to another OS. In this approach, the understanding of software has required knowledge of the underlying OS, which is usually very complicated and informally documented. The research in this paper has focused on translating the OS calls in a legacy software into the equivalent protocols using the Ada facilities. In translation to Ada, these calls are represented by Ada equivalent code that follow the scheme of a message-based kernel oriented architecture. To facilitate translation, it utilizes templates placed in library for data structures, tasks procedures, and messages. This methodology is a new approach to modeling OS in Ada in software re/reverse engineering. There is no need of knowledge of the underlying OS for software understanding in this approach, since the dependency on the OS in the legacy software is removed. It is portable and interoperable on Ada run-time environments. This approach can handle the OS calls in different legacy software systems.

Legacy 실시간 시스템을 위한 재 · 역공학 환경

이문근(Moon Kun Lee) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지(B) Vol.24 No.8

본 논문은 방대하고 복잡한 legacy 실시간 시스템 또는 소프트웨어를 이해하기 위한 환경을 기술하고 있다. 소프트웨어의 이해에 대한 연구는 legacy 소프트웨어의 분석과 graph에 근거한 사용자와 기계간의 상호작용을 결부시킨다. 이러한 환경은 우선 정보 저장소를 만들어 내고, 해당 소프트웨어에 대한 이해를 거쳐, 결국 동일하거나 새로운 응용분야에 부합되게 소프트웨어를 최신화할 수 있게 한다. 그리고 이 환경은 이렇게 재사용 가능한 요소들을 식별해 내기 위하여 legacy 소프트웨어를 자동으로 처리한다. 이러한 환경은 다음과 같은 요소들로 이루어져 있다. 1) Legacy code representation: Legacy 소프트웨어는 Ada를 위한 Elementary Statement Language (ESL-Ada)라는 graphic한 언어로 표현된다. ESL-Ada의 명령문(statement)들과 이들 사이의 관계를 각자 점(node)들과 선(edge)들로 표현한다. 이 언어는 소프트웨어를 이해하기 위한 기초로 사용된다. 2) Concurrency representation: 운영체제의 호출들로 표현되는 legacy 소프트웨어에 내재하는 병렬성을 Ada로 표현한다. 이런 번역은 그 호출들을 message에 근거한 kernel 중심 구조에 바탕으로 한 동일한 Ada 코드로 대치하여 이루어진다. 3) Architecture discovery: ESL-Ada는 Software Units(SWU)이라는 모듈들로 분할된다. 이 SWU들은 "부모와 자식의 관계"(parent-child relation)에 근거하여 상하 계층적 구조를 이룬다. 4) State machine: SWU의 본체를 Ada Real-time State Machine(ARSM)이라는 상태도에 의해 표현한다. ARSM은 상태(state)들과 전이(transition)들로 이루어져 있다. ARSM은 상하 계층적으로 구성된다. 5) Simulation: ARSM들로 표현된 SWU들의 본체들은 시험입력(test input) 내용을 가지고 모의 실험한다. 이에 대한 출력 내용은 모의실험으로부터 얻을 수 있고, 이 내용은 SWU들의 정확한 수행행위를 검증하는데 사용된다. 이러한 환경의 구성 요소들에 대한 graphic한 사용자 접속(GUI)을 meta graphic 시스템의 하나인 DECDesign으로 구현한다. 이러한 환경은 방대한 legacy 실시간 소프트웨어를 분석하고 이해하기 위한 첫 번째 환경의 하나이다. This paper describes an environment for understanding of large and complex legacy real-time system or software. Software understanding research combines analysis of legacy software and graphics-based man-machine interaction. The environment processes legacy software automatically first to create a repository, next to facilitate its understanding, and finally to create reusable components to facilitate modernizing software for the same or new application. The environment Consists of the following components. 1) Legacy code representation: The legacy software is represented by a graphical language, called the Elementary Statement Language for Ada (ESL-Ada). The ESL-Ada statements and relations between the statements are represented as nodes and edges respectively. It is used as a basis for the understanding. 2) Concurrency representation: Concurrency in the legacy software, expressed in Operating System calls, is represented by Ada. The translation is accomplished by replacing the call with equivalent Ada code based on a message-based kernel oriented architecture. 3) Architecture discovery: The ESL- Ada is partitioned into modules. Each module is called a Software Unit (SWU). The SWUs are organized hierarchically based on parent-child relations. 4) State machine: The bodies of SWUs are represented by state machines, called Ada Real-time State Machme (ARSM). ARSM consists of states and transitions. ARSM preserves all real-time features of Ada. Each ARSM of a process (task) is a concurrently executable entity. ARSMs are hierarchically organized, 5) Simulation: The bodies of SWUs, represented by ARSMs, are simulated With test input. The outputs are obtained from the simulation. The output can be used to verify the correct execution behavior of SWUs. The graphical user interface to these components is supported by a meta graphic system, called DECDesign. This environment is one of the first comprehensive environments for analysis and understanding of large-scale legacy real-time software.

소프트웨어 아키텍쳐를 이용한 역공학모델

이문근(Moon-kun Lee),정창신(Chang-shin Chung),정명선(Myung-Sun Jeong) 한국정보과학회 1998 정보과학회논문지(B) Vol.25 No.11

본 논문은 매우 크고 복잡한 실시간 software(SW)의 성질들을 이해하기 위한 방법론을 제시한다. 실시간 SW는 일반적으로 상호작용이 많은 프로세스들을 대량으로 가진 수십만에서 수백만 줄의 코드로 구성되어 있다. 이런 SW는 일반적으로 이해하기가 매우 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 SW를 체계적으로 이해하기 위한 scalable하고 modular한 접근 방법으로서 아키텍쳐에 기반을 둔 SW understanding model, 즉 SUM아키텍쳐을 제시한다. 이 모델은 SW로부터 아키텍쳐를 추출하여 SW를 상하계층적 구조로 구성하고 이 아키텍쳐의 복잡계층축을 토대로 SW의 구조, 기능, 행위의 3차원적인 정보를 추상화 단계와 상세 단계에서 이해할 수 있게 한다. 즉, 이모델은 복잡계층성, 구조성, 기능성, 행위성, 명세-상세 이원성 등의 5차원 세계에 토대를 둔 SW 역공학 종합 모델이다. This paper presents a methodology to understand the properties of very large and complex real-time software. The software consists of minions lines of codes with a large number of processes interacting heavily with each other. Due to size and complexity, it is commonly very difficult to understand the software. As a solution to the difficulty, the paper presents a software understanding model based on an 아키텍쳐 the SUM아키텍쳐, for a scalable and modular approach for understanding of the software. SUM아키텍쳐 first constructs an 아키텍쳐 of the software hierarchically in tree form Based on the 아키텍쳐, it establishes the three dimensional information of the structural, functional, and the behavioral views of the software. In addition, such information can be abstracted in bottom-up manner and exploded in top-down manner hierarchically based on the 아키텍쳐. The information can be further presented in both specification and implementation level. Consequently, SUM아키텍쳐 is an integrated software understanding model of five-dimensional views based on an 아키텍쳐.

실시간 소프트웨어의 조절적 단위적 이해 방법 : ARSU ( Architecture - based Software Understanding ) 와 SRE ( Software Re / reverse - engineering Environment )

이문근(Lee Moon Kun) 한국정보처리학회 1997 정보처리학회논문지 Vol.4 No.12

This paper reports a research to develop a methodology and a tool for understanding of very large and complex real-time software. The methodology and the tool mostly developed by the author are called the Architecture-based Software Understanding (ARSU) and the Software Re/reverse-engineering Environment (SRE) respectively. Due to size and complexity, it is commonly very hard to understand the software during reengineering process. However the research facilitates scalable re/reverse-engineering of such real-time software based on the architecture of the software in three-dimensional perspectives:structural, functional, and behavioral views. Firstly, the structural view reveals the overall architecture, specification (outline), and the algorithm (detail) views of the software, based on hierarchically organized parent-child relationship. The basic building block of the architecture is a Software Unit (SWU), generated by user-defined criteria. The architecture facilitates navigation of the software in top-down or bottom-up way. It captures the specification and algorithm views at different levels of abstraction. It also show the functional and the behavioral information at these levels. Secondly, the functional view includes graphs of data/control flow, input/output, definition/use, variable/reference, etc. Each feature of the view contains different kind of functionality of the software. Thirdly, the behavioral view includes state diagrams, interleaved event lists, etc. This view show the dynamic properties of the software at runtime. Beside these views, there are a number of other documents: capabilities, interfaces, comments, code, etc. One of the most powerful characteristics of this approach is the capability of abstracting and exploding these dimensional information in the architecture through navigation. These capabilities establish the foundation for scalable and modular understanding of the software. This approach allows engineers to extract reusable components from the software during reengineering process.

절차지향 프로그램으로부터 객체의 지속성을 결정하기 위한 방법론

최정란,이문근,Choi, Jeong-Ran,Lee, Moon-Kun 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.29 No.3

본 논문은 절차지향 소프트웨어를 객체지향 소프트웨어로 재공학하는 과정에서 객체들의 안전한 지속성에 대한 결정 방법을 제안한다. 본 논문에서는 지속성 결정을 위해 다섯 단계의 과정을 제시한다: 정적 정보, 투영, 반영, 인스턴스, 정제 단계. 각 단계를 통해 객체의 정확한 생성과 소멸 시점을 추출하고, 정제 과정을 거침으로써 객체의 메시지 전달과 생성/소멸 과정에서 안전성과 일관성을 유지할 수 있도록 한다. This paper presents a methodology to determine safe persistence of objects from C code during reengineering process. The methodology consists of five steps: the static information methodology, reflection, instantiation, and the refinement. The steps assist to a reengineer to decide appropriate construction and destruction points of an object during its life cycle. Further the steps guarantee safe and consistent interactions among objects.

확률 추상 시간 기계를 이용한 시스템의 동적 실행 예측

이철(Chol Lee),박지연(Ji-Yeon Park),이문근(Moon-kun Lee) 한국정보과학회 2001 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2Ⅰ

정형 기법으로 명세된 시스템이 구현되어 실제 물리적 환경에서 실행될 때는 시스템 행위들의 성공과 실패가 다양한 환경 요인에 의해 영향을 받는다. 본 논문에서는 PATM(Probabilistic ATM)을 이용하여 시스템의 행위에 영향을 주는 요인의 정도를 확률로써 명세하고, 명세 단계에서 시스템의 실행을 예측할 수 있는 방법을 제시한다. PATM은 실행시간에 변화하는 요인을 가변확률로 명세하여 실행 시 발생할 수 있는 상황에 대한 능동적인 분석과 예측을 가능하도록 한다.

내고장 실시간 시스템의 신뢰도 향상을 위한 확률 명세 및 실행 예측 분석 방법

이철(Chol Lee),이문근(Moon-Kun Lee) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.29 No.11·12

시스템이 실행 중 다양한 환경 요인에 의해 발생할 수 있는 불확실성을 명세하기 위해 확률의 개념을 적용한 명세 방법이 요구되고 있다. 본 논문에서는 실행에 영향을 주는 많은 환경 요인들을 고려하여, 변화하는 실행 환경에서 시스템의 행위를 예측, 분석하기 위한 확률 정형 기법인 확률 추상 시간 기계(PATM:Probabilistic Abstract Timed Machine)를 제안한다. PATM에서는 확률에 영향을 주는 환경요인을 실행 도중 변경이 가능한 가변 확률 요인과 변경이 불가능한 고정 확률 요인으로 분류하고 있다. 시스템의 행위에 대한 분석은 PATM의 동적 실행모델인 확률 도달성 그래프를 통해서 이루어진다. 분석 결과를 토대로 시스템의 동작 실패 가능성을 예측하고, 이에 영향을 미치는 가변 환경 요인을 변경하여 궁극적으로 시스템의 신뢰도를 향상할 수 있도록 한다. The formal specification methods with probability have been demanded in the area of fault real-time systems, in order to specify the uncertainty that the systems can encounter during their execution due to various environmental factors. This paper presents a new formal method with probability, namely Probabilistic Abstract Timed Machine (PATM), in order to analyze and predict system's behavior in dynamical environmental changes. This method classifies the factors into two classes: the variable and the constant. The analysis of system's behavior is performed on the probabilistic reachability graph generated from the ATM specification for the system. The analysis can predict any possibility that the behavior may not satisfy some safety requirements of the system, indicate which variable factors cause such satisfaction, and further recover from this unsatisfying fault state by fixing the variable factors. Consequently the reliability to the fault real-time systems can be improved.

공간 프로세스 대수를 이용한 정형 명세와 분석에서의 시간속성의 시각화

온진호,최정란,이문근,On, Jin-Ho,Choi, Jung-Rhan,Lee, Moon-Kun 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지D Vol.16 No.3

유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 분산된 실시간 시스템의 행위와 공간, 시간 속성을 분석하고, 검증하기 위한 다양한 정형기법들이 존재한다. 그러나 대부분의 경우 공간과 행위를 같이 표현하는 구조적, 근본적 한계가 존재한다. 게다가 시간 속성이 포함되는 경우는 더욱 복잡해지게 된다. 이러한 한계를 해결하기 위하여 본 논문은 Timed Calculus of Abstract Real-Time Distribution, Mobility and Interaction(t-CARDMI)라는 새로운 정형기법을 제안한다. t-CARDMI는 행위의 표현으로부터 공간정보의 표현을 분리시켜 복잡도를 단순화 시키며, 시간 속성에 대해서 오직 행위적 표현에서만 허용하여 복잡한 명세를 덜 복잡하게 표현한다. t-CARDMI는 대기기간, 실행시작 만족시간, 실행시간, 실행완료 만족시간 등의 특유의 시간속성을 이동과 통신의 행위에서 모두 포함하는 특징을 갖는다. 새롭게 제안된 Timed Action Graph(TAG)는 공간과 시간을 포함하는 시스템의 명세를 분석하고 검증하기 위해서 공간과 시간속성을 2차원의 다이어그램으로 표현하며 그 안에서 이동과 통신의 정보를 분산된 그림정보로 표현하는 그래프로 t-CARDMI를 좀더 효율적으로 명세하고 분석할 수 있는 방법을 제공한다. t-CARDMI는 유비쿼터스 컴퓨팅에서의 분산된 실시간 시스템의 공간적, 행위적, 시간적 속성에 대한 명세, 분석 및 검증에 매우 효율적이고 효과적인 혁신적인 정형기법의 하나로 고려될 수 있다. 본 논문은 t-CARDMI의 문법과 의미, TAG 그리고 Specification, Analysis, Verification, and Evaluation (SAVE)로 명명된 툴을 제안하고 유비쿼터스 헬스케어 시스템 예제를 통해 효율성을 분석한다. There are a number of formal methods for distributed real-time systems in ubiquitous computing to analyze and verify the behavioral, temporal and the spatial properties of the systems. However most of the methods reveal structural and fundamental limitations of complexity due to mixture of spatial and behavioral representations. Further temporal specification makes the complexity more complicate. In order to overcome the limitations, this paper presents a new formal method, called Timed Calculus of Abstract Real-Time Distribution, Mobility and Interaction(t-CARDMI). t-CARDMI separates spatial representation from behavioral representation to simplify the complexity. Further temporal specification is permitted only in the behavioral representation to make the complexity less complicate. The distinctive features of the temporal properties in t-CARDMI include waiting time, execution time, deadline, timeout action, periodic action, etc. both in movement and interaction behaviors. For analysis and verification of spatial and temporal properties of the systems in specification, t-CARDMI presents Timed Action Graph (TAG), where the spatial and temporal properties are visually represented in a two-dimensional diagram with the pictorial distribution of movements and interactions. t-CARDMI can be considered to be one of the most innovative formal methods in distributed real-time systems in ubiquitous computing to specify, analyze and verify the spatial, behavioral and the temporal properties of the systems very efficiently and effectively. The paper presents the formal syntax and semantics of t-CARDMI with a tool, called SAVE, for a ubiquitous healthcare application.